Δίκτυα Υπολογιστών 1 Εργαστήριο Δ.ΙΕΚ ΚΑΛΑΜΑΤΑΣ Ειδικότητα: Τεχνικός Δικτύων και Τηλεπικοινωνιών Εισηγητής: Ψαρράς Δημήτριος καθηγητής Πληροφορικής – Μηχανικός Η/Υ και Δικτύων MSc Προηγμένα Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα και Δίκτυα

Διάλεξη με θέμα “IP address Classes and Subnetting” Περιέχει: Συστήματα αρίθμησης (Δεκαδικό, Δυαδικό, Οκταδικό, Δεκαεξαδικό, Παραδείγματα) Φυσικές διευθύνσεις (Mac addresses, BIA) Λογικές διευθύνσεις (IP addresses) Διευθυνσιοδότηση βασιζόμενη σε κλάσεις Υποδικτύωση Μηχανισμός διαχωρισμού ενός (μεγάλου) δικτύου σε υποδίκτυα.

Εισαγωγή στο δεκαδικό σύστημα αρίθμησης Το περίφημο “θεσιακό, δεκαδικό” σύστημα αρίθμησης. Έχει βάση το 10 και ψηφία τα 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Το ψηφίο που βρίσκεται πρώτο από τα αριστερά του αριθμού είναι εκείνο που έχει τη μεγαλύτερη αξία και ονομάζεται το πιο σημαντικό ψηφίο ή ψηφίο ανώτερης τάξης. Ανάλογα με τη θέση του κάθε ψηφίου σχηματίζοντα μονάδες, δεκάδες (10) εκατοντάδες (100) και για το κλασματικό μέρος δέκατα (1/10), εκατοστά (1/100), χιλιοστά (1/1000) κλπ., όπως φαίνεται στο παράδειγμα που ακολουθεί. 478,15 = 4 x x x x x Ακέραιο μέροςΚλασματικό μέρος

Εισαγωγή στο δυαδικό σύστημα αρίθμησής Αντίθετα με τους ανθρώπους, οι υπολογιστές χρησιμοποιούν ένα λίγο διαφορετικό σύστημα αρίθμησης, το “δυαδικό” (binary). Η βάση σε αυτήν την περίπτωση είναι το 2. Ας κάνουμε ένα παράδειγμα ενός δυαδικού αριθμού, του Παράδειγμα 1 Ο αριθμός αυτός, παρατηρώντας το παράδειγμα 1 εκφράζει τον αριθμό 346 στο δεκαδικό σύστημα αρίθμησής. Σε έναν υπολογιστή όλα τα δεδομένα συμβολίζονται με σειρές από μηδενικά και άσους δηλαδή από συνεχόμενα bits. To bit αποτελεί την μικρότερη ποσότητα πληροφορίας

Εισαγωγή στο δεκαεξαδικό σύστημα αρίθμησης Η βάση στο δεκαεξαδικό (hexadecimal ή hex) σύστημα αρίθμησης είναι το 16. Για τους πρώτους 10 χρησιμοποιούμε τους 0 εώς 9 του δεκαδικού συστήματος. Οι επόμενοι 6 είναι με τη σειρά τα αγγλικά γράμματα A = 10, B = 11, C = 12, D = 13, E = 14, F =15. Εάν κάνετε μετατροπές σε μεγάλους αριθμούς θα παρατηρήσετε ότι οι δεκαεξαδικοί χρησιμοποιούν λιγότερα ψηφία από ότι οι δεκαδικοί για να εκφράσουν έναν αριθμό πχ = F Παράδειγμα 2 Οι δεκαεξαδικοί αριθμοί για να ξεχωρίζουν από τους δεκαδικούς συχνά συμβολίζονται και με τοπρόθεμα 0x όπως το 0x015A

Μετατροπή δεκαδικών σε άλλα αριθμητικά συστήματα. 4 bits αρκούν για να περιγράψουν όλους τους ακέραιους από το 0 έως και το 15,στο σύνολο 16 αριθμοί. Αυτό συμβαίνει γιατί 2 4 =16. Όπως είναι αναμενόμενο 8 bit θα περιγράφουν όλους τους αριθμούς από το 0 εώς και το 255, 16 bit έως και το και ούτω καθ' εξής. Ίσως είναι χρήσιμο να έχουμε έναν πίνακα τουλάχιστον στην αρχή με μερικές από τις δυνάμεις του

Μετατροπή δεκαδικών σε άλλα αριθμητικά συστήματα. Έστω ότι θέλουμε να μετατρέψουμε το δεκαδικό 346 στην δυαδική του αναπαράσταση: 1ος τρόπος 1 x x x x x x x x 101 x x x x x x ος τρόπος (πρακτικός): Βρίσκουμε τη μεγαλύτερη δύναμη του 2 που “χωράει” στο 346. Αυτό είναι το 256 που είναι η δύναμη του 8. O εκθέτης 8 ανήκει στη θέση 9 άρα αρκούν 9 bit. Η 9η αυτή θέση θα έχει και την τιμή 1. Ο αριθμός μας, μέχρι τώρα, είναι κάπως έτσι: 1 x x x x x x x x Αφαιρούμε το 256 από το 346 και βρίσκουμε ότι 346 – 256 = 90. Συνεχίζουμε όπως και πριν αλλά με το 90. Το 128 είναι μεγαλύτερο από το 90 άρα το επόμενο bit (το 8ο) δεν χρησιμοποιείται οπότε θα είναι μηδέν. Το 64 χωράει στο 90 άρα το 7ο bit θα είναι 1. Επομένως στην παρούσα φάση ο αριθμός μας θα έχει τη μορφή 101 x x x x x x. Ακολουθώντας τη διαδικασία αυτή προκύπτει ότι αριθμός μας είναι ο Ουσιαστικά αυτό που κάναμε είναι να αναλύσουμε το 346 σε άθροισμα δυνάμεων του 2.

Μετατροπή δεκαδικών σε άλλα αριθμητικά συστήματα. 2ος τρόπος 2ος τρόπος (Ευκλείδειος αλγόριθμος) Τώρα θα κάνουμε διαδοχικές διαιρέσεις με το 2 και κρατάμε το υπόλοιπο. Θα σταματήσουμε όταν το πηλίκο γίνει μηδέν. Αν το το υπόλοιπο είναι μηδέν τότε μηδέν θα είναι και ο συντελεστής. Αν το υπόλοιπο είναι 1, αυτός θα είναι και ο συντελεστής. Η διαφορά είναι ότι τώρα ο αριθμός γράφεται από δεξιά προς τα αριστερά. Παράδειγμα 3 Όπως ήταν αναμενόμενο ο δυαδικός είναι ο

MAC Address – Media Access Control Συνώνυμοι ορισμοί ( BIA, Physical Address) Πρόκειται για μια διεύθυνση η οποία είναι “καμμένη” επάνω σε κάθε δικτυακή συσκευή ή κάρτα δικτύου (NIC). Τη διεύθυνση αυτή δεν την αντιστοιχεί ο χρήστης όπως μπορεί να κάνει με την IP address. Ένα PC που διαθέτει ταυτόχρονα έναν Ethernet adapter και έναν wireless adapter, θα έχει δύο διαφορετικές MAC Addresses. Tο ίδιο φυσικά ισχύει και για έναν Router με περισσότερα του ενός interfaces.

MAC Address – Media Access Control Η δομή της ορίζεται στο πρότυπο IEEE 802 και το μήκος της είναι 48 bits, δίνοντας έτσι τη δυνατότητα για 2 48 = 281,474,976,710,656 πιθανές MAC addresses. Οι διευθύνσεις αυτές συνήθως εκφράζονται με βάση το δεκαεξαδικό σύστημα αρίθμησης (hex). Ένα παράδειγμα μιας MAC Address θα μπορούσε να είναι η : " C-7F-1D".

MAC Address – Media Access Control 6 0 byte 1 st octet 5 0 byte 2 st octet 4 0 byte 3 st octet 3 0 byte 4 st octet 2 0 byte 5 st octet 1 0 byte 6 st octet 6 bytes Byte ανώτερης αξίαςByte κατώτερης αξίας Παράδειγμα 4 " C-7F-1D" OUI NIC Specific (OUI). 1.Organizationally Unique Identifier (OUI). (NIC Specific) 2.Τα τελευτάια 3 οκτέτα αναπαριστούν το σειριακό αριθμό που έχει αντιστοιχηθεί στην κάρτα από τον κατασκευαστή. (NIC Specific)

IP Addressing IP address=32-bit number Είναι ομαδοποιημένες σε οκτάδες από bits οι οποίες χωρίζονται μεταξύ τους με τελείες και αναπαρίστανται σε δεκαδική μορφή γνωστή και ως (dotted decimal notation) IP address=4 byte number Decimal notation Decimal notation Η κατώτατη διεύθυνση IP είναι η και η ανώτατη η Οι διευθύνσεις με όλα τα bits την τιμή 0 ή όλα την τιμή 1 έχουν ειδική σημασία NetworkHost 32 bits 8 bits

IP Address Classes - Κλάσεις Διευθύνσεων Η διευθυνσιοδότηση IP υποστηρίζει πέντε διαφορετικές κλάσεις :A, B, C, D, E. Μόνο οι κλάσεις A, B, και C χρησιμοποιούνται για εμπορική χρήση. IP Address class Format (Μορφή) ΣτόχοςBit(s) Υψηλότερης Αξίας Address Range (Έυρος) Αριθμός Bits Network/Host Max. Hosts AN.H.H.H 1 Μεγάλους οργανισμούς > / ( ) BN.N.H.HΜεσαίου Μεγέθους οργανισμούς 1, > / ( ) CN.N.N.HΜικρού Μεγέθους οργανισμούς 1,1, > /8254 (2 8 -2) DN/AΠολλαπλή Διανομή (RFC 112) 1,1,1, > N/A(not for Commercial use) N/A E Πειραματικά1,1,1, > N/A 1 N=Network number, H = Host Number 2 Μία Διεύθυνση δεσμεύεται για τη Broadcast Address και μια για το Network

Ειδικές διευθύνσεις IP διεπαφή βρόχου επιστροφής (loopback) Εάν θέσουμε μηδέν (0) όλα τα bits του τμήματος hostid προκύπτει το όνομα του δικτύου. Π.χ Εάν θέσουμε με ένα (1) όλα τα bits του τμήματος hostid είναι η εκπομπή στο δίκτυο. Π.χ

Πειραματικές /ελεύθερα διαθέσιμες διευθύνσεις IP Πακέτα με αυτές τις διευθύνσεις δεν δρομολογούνται στο Internet  > /8  > /12  > /16 Μπορούν όμως να χρησιμοποιηθούν στο εσωτερικό δικτύων

Υποδίκτυα και Μάσκα Υποδικτύου Πολλοί μεγάλοι οργανισμοί συνηθίζουν να διαιρούν τα δίκτυα τους σε επιμέρους υποδίκτυα, αφήνοντας ένα μικρό αριθμό bits για τον προσδιορισμό των τελικών υπολογιστών. Παράδειγμα: Ας υποθέσουμε ότι σε ένα μεγάλο οργανισμό έχει ανατεθεί η διεύθυνση δικτύου Χ.Χ κλάσης B. O οργανισμός αυτός μπορεί να χρησιμοποιήσει την τρίτη οκτάδα της διεύθυνσης για να προσδιορίσει σε ποιό τοπικό δίκτυο, π.χ Ethernet ανήκει ο υπολογιστής. Δύο τυχαία υποδίκτυα X και X

Υποδίκτυα και Μάσκα Υποδικτύου Μια διεύθυνση υποδικτύου δημιουργείται με το να “δανειστούμε” bits από το πεδίο των hosts και να το χαρακτηρίσουμε ως πεδίο υποδικτύου “subnet field”. Ο αριθμός των bits που θα δανειστούμε ποικίλει και καθορίζεται από τη μάσκα υποδικτύου “subnet mask”. Παράδειγμα 4 Class B Address πριν το Subnetting 10 Hosthost Class B Address μετά το Subnetting 10Subnethost Η subnet mask χρησιμοποιεί την ίδια μορφή και αναπαράσταση με την Ip address. Η subnet mask χρησιμοποιεί την τιμή 1 για κάθε bit που αντιστοιχεί στο πεδίο Network ή Subnetwork και την τιμή 0 για όλα τα bits που αντιστοιχούν στο πεδίο των Hosts.

Υποδίκτυα και Μάσκα Υποδικτύου Επομένως η subnet mask που θα χρησιμοποιούσαμε προκειμένου να δημιουργήσουμε subnetting του παραδείγματος 4 είναι η ακόλουθη. Network SubnethostNetwork Δυαδική απεικόνιση Δεκαδική απεικονιση (Dotted decimal notation) Γνωρίζοντας πλέον οτι : Η Class A έχει 8bit Network ID, η Class B έχει 16bit Network ID και η Class C έχει 24bit Network ID μπορούμε να κατανοήσουμε για ποίο λόγο οι default subnet masks κάθε κλάσης είναι οι ακόλουθες. CLASS A ή αλλιώς /8 CLASS B ή αλλιώς /16 CLASS C ή αλλιώς /24

Υποδίκτυα και Μάσκα Υποδικτύου (Case studies) Μας δίνεται για παράδειγμα μια class C IP : / Network IDHosts Μας ζητείται να κάνουμε subnetting “να τη χωρίσουμε δλδ σε υποδίκτυα”. Υποθέτουμε ότι μας ταιριάζει η περίπτωση κατά την οποία δανειζόμαστε 2 bits από το πεδίο των hosts. Για να το επιτύχουμε αυτό θα πρέπει να τροποποιήσουμε τη μάσκα υποδικτύου από /24 σε /26 ή απο σε Νέα Subnet mask bits

Υποδίκτυα και Μάσκα Υποδικτύου (Case studies) Με το συγκεκριμένο subnetting έχουμε 2 bits για subnets και 6 bits για hosts Παρατηρώντας λοιπόν αυτό το παράδειγμα διαπιστώνουμε ότι παρόλο που δανειστήκαμε 2 bits από το τμήμα των hosts και θα έπρεπε να δημιουργηθούν 2 2 =4 subnet IDs,τα ενεργά υποδίκτυα είναι μόνο δύο. Το 2 ο και το 3 ο. Αυτό διότι το 1 ο Subnet ID συμπίπτει με το Νetwork ID του συνολικού δικτύου και επίσης η Broadcast IP του τελευταίου υποδικτύου είναι κοινή με την Broadcast IP του συνολικού δικτύου. Επομένως θα θυμόμαστε οτι τα ενεργά υποδίκτυα για το εκάστοτε subnetting είναι 2 χ -2. Όπου x είναι ο αριθμός των bits που δανειστήκαμε από το πεδίο των host. Επίσης ο συνολικός αριθμός των hosts ανά subnet είναι =62, διότι δεν μπορούμε να έχουμε στο τμήμα των host μόνο μηδέν “subnet ID”, ούτε μόνο ένα μιάς και αυτή είναι η “Broadcast IP” Subnet bitsSubnet IDHostsBroadcast IP x.x.x > x.x.x > x.x.x > x.x.x >

Υποδίκτυα και Μάσκα Υποδικτύου (Case studies) Μας δίνεται η Host IP: – Subnet IDHostsBroadcast IP – – – – – – – –

Υποδίκτυα και Μάσκα Υποδικτύου (Case studies) Διαπιστώνουμε λοιπόν ότι ο συγκεκριμένος host ανήκει στο subnet Σε αυτό το συμπέρασμα μπορούμε να οδηγηθούμε εάν εκτελέσουμε ένα λογικό AND μεταξύ της IP address και της Subnet mask. IP Address : Sub.Mask : Sub ID : Εκτελώντας λοιπόν ένα λογικό AND μεταξύ της IP address και της Subnet mask προκύπτει το Network ID που ανήκει ο εκάστοτε host.

Πύλη ΚΑΙ (AND) Πππ Πίνακας αληθείας πύλης Αnd με δύο εισόδους x και y